Aufzeichnung elektrischer Vorgänge mittels Elektronenstrahloszilloskopen

Anwendung von Kathodenstrahloszilloskopen

Ein Elektronenstrahl-Oszilloskop ist ein multifunktionales Messgerät, mit dem Sie zufällige, einzelne aperiodische und periodische elektrische Vorgänge im Frequenzbereich von Null (Gleichstrom) bis hin zu Gigahertz-Einheiten visuell beobachten und aufzeichnen können. Neben der qualitativen Beurteilung der untersuchten Prozesse ermöglicht das Oszilloskop die Messung von:

• Amplitude und Momentanwert von Strom und Spannung;

• Zeitparameter des Signals (Einschaltdauer, Frequenz, Anstiegszeit, Phase usw.);

• Phasenverschiebung; Frequenz harmonischer Signale (Methode der Lissajous-Figuren und Kreissweep),

• Amplituden-Frequenz- und Phaseneigenschaften usw.

Ein Oszilloskop kann als Bestandteil komplexerer Messgeräte eingesetzt werden, beispielsweise in Brückenschaltungen als Nullorgan, in Frequenzgangmessgeräten usw.

Die hohe Empfindlichkeit des Oszilloskops ermöglicht die Untersuchung sehr schwacher Signale, und die hohe Eingangsimpedanz hat einen geringen Einfluss auf die Moden der untersuchten Schaltkreise. Konventionell werden Kathodenoszilloskope in Universal- und Allzweckoszilloskope (Typ C1), Hochgeschwindigkeits- und Stroboskoposzilloskope (Typ C7), Speicheroszilloskope (Typ C8), Spezialoszilloskope (Typ C9) und Aufzeichnung mit Aufzeichnung auf Fotopapier (Typ H) unterteilt. Alle können ein-, zwei- und mehrstrahlig sein.

Allzweck-Oszilloskope

Universaloszilloskope sind durch den Einsatz austauschbarer Geräte (z. B. Vorverstärker in C1-15) vielseitig einsetzbar. Die Bandbreite reicht von 0 bis Hunderten von Megahertz, die Amplitude des untersuchten Signals reicht von mehreren zehn Mikrovolt bis zu Hunderten von Volt. Allzweckoszilloskope werden zur Untersuchung niederfrequenter Prozesse und Impulssignale verwendet. Sie haben ein Frequenzband von 0 bis zu mehreren zehn Megahertz, die Amplitude des untersuchten Signals von Einheiten von Millivolt bis zu Hunderten von Volt.

Hochgeschwindigkeitsoszilloskope

Hochgeschwindigkeitsoszilloskope sind für die Aufzeichnung einzelner und sich wiederholender Impulssignale in einem Frequenzband in der Größenordnung von mehreren Gigahertz ausgelegt.

Blitzoszilloskope

Strobe-Oszilloskope sind für die Untersuchung sich wiederholender Hochgeschwindigkeitssignale im Frequenzbereich von Null bis Gigahertz konzipiert, wobei die Amplitude des Signals von Millivolt bis Volt untersucht wird.

Lagerung von Oszilloskopen

Speicheroszilloskope dienen der Aufzeichnung einzelner und sich selten wiederholender Signale. Die Bandbreite beträgt bis zu 20 MHz mit der untersuchten Signalamplitude von mehreren zehn Millivolt bis zu Hunderten von Volt. Wiedergabezeit eines aufgenommenen Bildes von 1 bis 30 Minuten.

Um schnelle und instationäre Vorgänge auf Fotopapier aufzuzeichnen, werden Elektronenstrahloszilloskope mit fotooptischer Übertragung des Strahls auf ein Aufzeichnungsmedium verwendet, beispielsweise H023. Hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeiten (bis zu 2000 m/s) und ein großer Bereich aufgezeichneter Frequenzen (bis zu Hunderten von Kilohertz) ermöglichen den Einsatz dieser Oszilloskope, wenn es nicht möglich ist, solche mit Lichtstrahlen zu verwenden, die eine relativ niedrige Aufzeichnungsgeschwindigkeit haben und Bereich der aufgezeichneten Frequenzen. Die wichtigsten technischen Merkmale der Oszilloskope H023 und H063 sind in den Nachschlagewerken aufgeführt.

Anwendung von Lichtstrahloszilloskopen

Um eine sichtbare Aufzeichnung schneller Prozesse zu erhalten, werden am häufigsten Lichtstrahloszilloskope mit Aufzeichnung auf speziellem oszillografischem Fotopapier verwendet, das gegenüber ultravioletten Strahlen empfindlich ist.

Der Hauptvorteil von Lichtstrahloszilloskopen ist die Möglichkeit, eine sichtbare Aufzeichnung in rechtwinkligen Koordinaten in einem großen Dynamikbereich (bis zu 50 dB) zu erhalten. Das Betriebsfrequenzband von Lichtstrahl-Oszilloskopen überschreitet nicht 15.000 Hz, die maximale Aufnahmegeschwindigkeit beträgt bei Lichtstrahl-Oszilloskopen bis zu 2000 m/s, bei elektrografisch beleuchteten Lichtstrahlen 6-50 m/s. Zur gleichzeitigen Beobachtung und Aufzeichnung mehrerer elektrischer Vorgänge verfügen Oszilloskope über mehrere oszillographische Galvanometer (meist ein magnetoelektrisches System), deren Anzahl 24 (bei einem Oszilloskop H043.2) und mehr erreichen kann.

Die Oszillographie kann auf UV-Fotopapier oder Fotofilm mit chemischer Fotoentwicklung durchgeführt werden.Die Oszillographie auf UV-Papier wird mit einer Quecksilberlampe mit direkter Lichtentwicklung durchgeführt, was den Oszillographieprozess erheblich beschleunigt und in Fällen verwendet wird, in denen Sie beispielsweise ein Testoszillogramm erstellen müssen. Der Nachteil von UV-Fotopapier besteht darin, dass die darauf erhaltenen Oszillogramme aufgrund der Verdunkelung des Hintergrunds mit der Zeit an Kontrast verlieren. Die Empfindlichkeit des Fotopapiers und die Helligkeit der Beleuchtung sollten so hoch wie die Geschwindigkeit der Oszillographie gewählt und durch die Aufnahme von Testoszillogrammen eingestellt werden.

Oszilloskope sind üblicherweise mit Galvanometern mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzbändern ausgestattet. Bei Verwendung eines Galvanometers, dessen Betriebsfrequenz unbekannt ist, kann die obere Frequenzgrenze gleich der halben Eigenfrequenz des Galvanometers angenommen werden. Die Eigenfrequenz des Galvanometers ist darauf durch einen Strich hinter der Typenbezeichnung angegeben. Zur Begrenzung des Betriebsstroms des Galvanometers werden Standard-Shunt-Boxen und zusätzliche Widerstände verwendet. Für oszillographische Fälle hoher Ströme (mehr als 6 A) oder hoher Spannungen (mehr als 600 V) werden üblicherweise Messwandler verwendet.

Um den größten Strahlausschlag im Oszillogramm zu erzielen (70–80 % der Breite des verwendeten Papiers), müssen Sie ein Galvanometer auswählen, dessen Betriebsstrom nahe am Maximum liegt.

Die am weitesten verbreiteten Typen von Lichtstrahl-Oszilloskopen und ihre grundlegenden technischen Daten sind in Fachbüchern aufgeführt.